3D-Drucker in der Medizin: Fortschritt mit lebendigen Knochen, Muskeln und einem Ohr

3D-Drucker ermöglichen seit geraumer Zeit, Bauteile verschiedener Branchen herzustellen. Die Präzisionsarbeit für Prototypen hat dadurch eine sprichwörtlich neue Dimension erreicht. In der Medizin jedoch war die Arbeit mit 3D-Printern bisher eher enttäuschend. Dies haben Bio-Ingenieure aus den USA nun geändert.

Revolution für den 3D-Druck

Bislang versuchte man in der Medizin mehrfach, lebendes Gewebe durch 3D-Drucker entstehen zu lassen. Der Druckprozess an sich schädigte jedoch die Zellen. Viele starben frühzeitig ab, oder waren nach dem Druck nicht normal belastbar. Als Transplantate konnten sie so nicht verwendet werden. Doch nun haben US-Forscher den medizinischen 3D-Druck verändert.

Transplantate aus dem Drucker

Die lebenden Zellen werden dafür in eine Schutzhülle gepackt: Hydrogel. Dieses Gel lässt sie den Druckvorgang unbeschadet überstehen und baut sich in den folgenden Wochen nach und nach selbst ab. Die winzigen Hohlräume, die dabei entstehen, werden von dem Zellverband durch neue und vollwertige Zellen ersetzt. Sowohl Nährstoffe als auch Sauerstoff werden problemlos ausgetauscht.

1. Im ersten Versuch hatten die US-Wissenschaftler mittels 3D-Druck einen menschlichen Kiefer in Teilen hergestellt. Der Druck gelang dank Hydrogel und nach einem Monat war das Knochengewebe funktionstüchtig. Man setzte dieses Implantat allerdings keinem Patienten ein.

2. Eine Transplantation wagte man im zweiten Schritt, als ein Schädeldach gedruckt wurde. Dieses setzte man einer verletzten Ratte ein und konnte beobachten, wie gut das Implantat verwuchs. Die Ratte war nach fünf Monaten komplett gesund.

3. Im dritten Durchlauf stellte man ein menschliches Ohr her. Dafür nutzte man allerdings "nur" Knorpelzellen von Kaninchen. Durch die Programmierung entstand dennoch ein menschliches Ohr in normaler Form und Größe. Das Organ war perfekt durchblutet.

4. Im vierten Versuch gelang es, einen Muskel herzustellen. Der 3D-Drucker brachte einen Muskel mit sämtlichen Nerven hervor, die man zum Bewegen der Muskelfasern benötigt. Die Stimulation gelang im Labor problemlos.